BR112020014448A2

BR112020014448A2 - method and system for generating a random bit sample

Info

Publication number: BR112020014448A2
Application number: BR112020014448-7A
Authority: BR
Inventors: Bertrand REULET; Jean-Charles Phaneuf
Original assignee: Quantum Numbers Corp.
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-12-01
Also published as: US10430160B2; AU2018401978A1; CN111684721A; CA3088432A1; RU2020123535A; AU2018401978B2; EP3511819A1; US10168996B1; KR20200108008A; EP3511819B1; ES2764433T3; JP7250817B2; JP2021510892A; US20190220251A1; WO2019136545A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para gerar uma amostra de bit aleatório envolvendo uma barreira de tunelamento quântico. O método geralmente compreende: gerar uma corrente de cargas tunelando através da referida barreira de tunelamento quântico, a corrente de cargas tuneladas tendo um nível instantâneo variando aleatoriamente devido a flutuações quânticas de tunelamento e formando um sinal bruto; a partir do referido sinal bruto, obtendo uma amostra de bit bruto tendo um primeiro número de bit n, sendo o primeiro número de bit n um número inteiro; extrair a aleatoriedade da amostra de bit bruto para a amostra de bits aleatória, tendo a amostra de bits aleatória um segundo número de bit m menor que o primeiro número de bit n, sendo a referida extração baseada em dados de calibração compreendendo pelo menos um valor da contribuição quântica do referido flutuações de tunelamento quântico na referida amostra de broca bruta e um valor da contribuição externa na referida amostra de bit bruto.The present invention relates to a method for generating a random bit sample involving a quantum tunneling barrier. The method generally comprises: generating a current of charges tunneling through said quantum tunneling barrier, the current of tunneled charges having an instantaneous level varying randomly due to quantum tunneling fluctuations and forming a raw signal; from said raw signal, obtaining a raw bit sample having a first bit number n, the first bit number n being an integer; extracting the randomness from the raw bit sample to the random bit sample, the random bit sample having a second bit number m less than the first bit number n, said extraction being based on calibration data comprising at least one value of the quantum contribution of said quantum tunneling fluctuations in said crude drill sample and a value of the external contribution in said crude bit sample.

Description

“METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING A RANDOM BIT SAMPLE” FIELD

[0001] Os aprimoramentos geralmente referem-se ao campo da geração de bit aleatório usando o tunelamento quântico de cargas.[0001] Improvements generally refer to the field of random bit generation using quantum charge tunneling.

BACKGROUND

[0002] Os bits aleatórios fornecem aplicações valiosas em muitos campos, tais como criptografia, jogos de azar, cálculo científico e/ou estudos estatísticos. Nessas aplicações, a aleatoriedade dos bits aleatórios gerados é de grande importância, uma vez que sua previsibilidade pode levar à comunicação não segura, trapaça e/ou resultados científicos não confiáveis, por exemplo.[0002] Random bits provide valuable applications in many fields, such as cryptography, gambling, scientific calculus and / or statistical studies. In these applications, the randomness of the random bits generated is of great importance, since its predictability can lead to unsafe communication, cheating and / or unreliable scientific results, for example.

[0003] A expressão "aleatório" é usada de maneira relativamente liberal no campo de geradores de bit aleatório, porque os fluxos de bit que são produzidos são normalmente conhecidos por terem um certo nível de deterministicidade (isto é, não são puramente aleatórios). Várias abordagens foram desenvolvidas de maneira a avaliar a qualidade da aleatoriedade em amostras de bit aleatório, tal como o conjunto de testes estatísticos para geradores de bit aleatório desenvolvido pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST).[0003] The term "random" is used relatively liberally in the field of random bit generators, because the bit streams that are produced are usually known to have a certain level of deterministicity (that is, they are not purely random). Several approaches have been developed in order to assess the quality of randomness in random bit samples, such as the set of statistical tests for random bit generators developed by the National Institute of Standards and Technology (NIST).

[0004] As características procuradas pelos geradores de bit aleatório incluem a qualidade da aleatoriedade, a capacidade de produzir bits aleatórios a uma taxa relativamente alta, preço, reconhecimento, etc. Portanto, resta espaço para aprimoramentos no fornecimento de um dispositivo adequado para a produção de geração de bit aleatório.[0004] The characteristics sought by random bit generators include the quality of randomness, the ability to produce random bits at a relatively high rate, price, recognition, etc. Therefore, there is room for improvement in the provision of a suitable device for the production of random bit generation.

SHORT DESCRIPTION

[0005] As fontes de ruído quântico apresentam características que são inerentemente aleatórias e, portanto, podem ser aproveitadas para a geração de bits aleatórios tendo um alto nível de qualidade de aleatoriedade. Por exemplo, amostras de bit podem ser geradas com base em uma corrente de cargas (elétrons com carga negativa e/ou orifícios com carga positiva) tuneladas aleatoriamente através de uma barreira de tunelamento quântico. A barreira de tunelamento quântico pode estar na forma de um isolador elétrico imprensado entre condutores, por exemplo. A corrente de cargas tuneladas tem um nível instantâneo que varia aleatoriamente devido à natureza aleatória inerente ao tunelamento quântico e, portanto, forma um ruído elétrico de baixo nível. Como pode ser entendido, o ruído elétrico de baixo nível é normalmente filtrado, amplificado e digitalizado em amostras de bit bruto a partir das quais amostras de bit de aleatoriedade satisfatória podem então ser determinadas.[0005] The sources of quantum noise have characteristics that are inherently random and, therefore, can be used for the generation of random bits having a high level of randomness quality. For example, bit samples can be generated based on a charge current (negatively charged electrons and / or positively charged holes) randomly tunneled through a quantum tunneling barrier. The quantum tunneling barrier may be in the form of an electrical insulator sandwiched between conductors, for example. The current of tunneled charges has an instantaneous level that varies randomly due to the random nature inherent in quantum tunneling and therefore forms a low level electrical noise. As can be understood, low-level electrical noise is usually filtered, amplified and digitized into raw bit samples from which bit samples of satisfactory randomness can then be determined.

[0006] Pode ser necessário processar o sinal decorrente de uma barreira de tunelamento quântico, tal como por meio de amplificação, por exemplo, a fim de poder fornecer um sinal bruto usável para geração de bits aleatórios. O processamento pode ser parcial ou totalmente determinístico por natureza e pode gerar ruído externo que se torna intrinsecamente entrelaçado com o ruído quântico do sinal bruto e que reduz a qualidade da aleatoriedade das amostras de bit bruto resultantes. Assim, mesmo quando um processo verdadeiramente quântico, tal como o tunelamento quântico, é usado como fonte de geração de amostra de bit bruto, a qualidade da aleatoriedade pode ser menos que perfeita e pode ser prejudicada durante o processamento.[0006] It may be necessary to process the signal arising from a quantum tunneling barrier, such as by means of amplification, for example, in order to be able to provide a usable raw signal for generating random bits. Processing can be partially or totally deterministic in nature and can generate external noise that becomes intrinsically intertwined with the quantum noise of the raw signal and which reduces the quality of the randomness of the resulting raw bit samples. Thus, even when a truly quantum process, such as quantum tunneling, is used as a source for generating raw bit samples, the quality of randomness can be less than perfect and can be impaired during processing.

[0007] É descrito no presente documento um método que pode aliviar pelo menos alguns dos inconvenientes associados ao processamento do sinal bruto resultante de uma barreira de tunelamento quântico. Isso pode ser feito extraindo amostras de bit de maior qualidade de aleatoriedade de tais amostras de bit bruto usando dados de calibração compreendendo um valor da contribuição quântica da barreira de tunelamento quântico e um valor da contribuição externa devido pelo menos aos amplificadores.[0007] This method describes a method that can alleviate at least some of the drawbacks associated with processing the raw signal resulting from a quantum tunneling barrier. This can be done by extracting higher quality bit samples from randomness from such raw bit samples using calibration data comprising a quantum contribution value from the quantum tunneling barrier and an external contribution value due at least to the amplifiers.

[0008] Em um aspecto, é fornecido um método para gerar uma amostra de bit aleatório usando uma barreira de tunelamento quântico compreendendo um isolador imprensado entre dois condutores, o método compreendendo: gerar uma corrente de cargas tunelando de um primeiro dos dois condutores para um segundo dos dois condutores e através do isolador, a corrente de cargas tuneladas tendo um nível instantâneo que varia aleatoriamente devido a flutuações de tunelamento quântico e formando um sinal bruto; a partir do referido sinal bruto, obter uma amostra de bit bruto tendo um primeiro número de bit n, o primeiro número de bit n sendo um número inteiro; extrair a aleatoriedade da amostra de bit bruto para a amostra de bit aleatório, a amostra de bit aleatório tendo um segundo número de bit m menor que o primeiro número de bit n, a referida extração sendo baseada em dados de calibração compreendendo pelo menos um valor da contribuição quântica das referidas flutuações de tunelamento quântico na referida amostra de bit bruto; e um valor da contribuição externa na referida amostra de bit bruto.[0008] In one aspect, a method is provided to generate a random bit sample using a quantum tunneling barrier comprising an insulator sandwiched between two conductors, the method comprising: generating a current of charges tunneling from one of the first two conductors to one second of the two conductors and through the isolator, the current of tunneled charges having an instantaneous level that varies randomly due to fluctuations in quantum tunneling and forming a raw signal; from said raw signal, obtaining a raw bit sample having a first bit number n, the first bit number n being an integer; extracting the randomness from the raw bit sample to the random bit sample, the random bit sample having a second bit number m less than the first bit number n, said extraction being based on calibration data comprising at least one value the quantum contribution of said quantum tunneling fluctuations in said raw bit sample; and a value of the external contribution in said raw bit sample.

[0009] Em um aspecto, é fornecido um sistema para gerar uma amostra de bit aleatório, o sistema compreendendo: um circuito de barreira de tunelamento quântico tendo uma barreira de tunelamento quântico incorporando um isolador imprensado entre dois condutores, uma corrente de cargas tunelando de um primeiro dos dois condutores para um segundo dos dois condutores e através do isolador, a corrente de cargas tuneladas tendo um nível instantâneo que varia aleatoriamente devido a flutuações de tunelamento quântico e formando um sinal bruto; um monitor configurado para receber o referido sinal bruto e, a partir do referido sinal bruto, obter uma amostra de bit bruto tendo um primeiro número de bit n, o primeiro número de bit n sendo um número inteiro; e um extrator de aleatoriedade configurado para extrair a aleatoriedade da amostra de bit bruto para a amostra de bit aleatório, a amostra de bit aleatório tendo um segundo número de bit m menor que o primeiro número de bit n, a referida extração sendo baseada em dados de calibração compreendendo pelo menos um valor da contribuição quântica das referidas flutuações de tunelamento quântico na referida amostra de bit bruto e um valor da contribuição externa na referida amostra de bit bruto.[0009] In one aspect, a system is provided to generate a random bit sample, the system comprising: a quantum tunneling barrier circuit having a quantum tunneling barrier incorporating an insulator sandwiched between two conductors, a current of tunneling loads of a first of the two conductors to a second of the two conductors and through the insulator, the current of tunneled loads having an instantaneous level that varies randomly due to fluctuations in quantum tunneling and forming a raw signal; a monitor configured to receive said raw signal and, from said raw signal, obtain a sample of raw bit having a first bit number n, the first bit number n being an integer; and a randomness extractor configured to extract randomness from the raw bit sample to the random bit sample, the random bit sample having a second bit number m less than the first bit number n, said extraction being based on data calibration method comprising at least one quantum contribution value of said quantum tunneling fluctuations in said raw bit sample and one external contribution value in said raw bit sample.

[0010] O método pode ser incorporado por componentes eletrônicos relativamente simples e, assim, ser facilmente disponibilizado em uma placa comum. Além disso, a aferição e a escolha de componentes eletrônicos também podem permitir produzir amostras de bit aleatório a uma taxa satisfatória, usando componentes eletrônicos surpreendentemente simples. Além disso, é fornecido um gerador de bit aleatório que compreende uma placa ou uma Placa de Circuito Impresso (PCB) tendo uma ou mais barreiras de tunelamento quântico montadas na mesma e adaptadas para serem conectadas a uma fonte de polarização (fonte de cargas) que pode ser incorporada diretamente na placa ou fornecidas separadamente. Como o tunelamento quântico pode envolver uma grande quantidade de cargas tuneladas que podem atravessar a barreira de tunelamento quântico a uma taxa alta, tal gerador de bit aleatório pode, em teoria, permitir a geração e aquisição muito rápidas de amostras de bit aleatório.[0010] The method can be incorporated by relatively simple electronic components and, thus, be easily available on a common board. In addition, gauging and choosing electronic components can also enable you to produce random bit samples at a satisfactory rate, using surprisingly simple electronic components. In addition, a random bit generator is provided which comprises a board or a Printed Circuit Board (PCB) having one or more quantum tunneling barriers mounted on it and adapted to be connected to a polarization source (load source) that can be incorporated directly on the board or supplied separately. Since quantum tunneling can involve a large number of tunneled charges that can cross the quantum tunneling barrier at a high rate, such a random bit generator can, in theory, allow the very fast generation and acquisition of random bit samples.

[0011] Será entendido que a expressão "computador", conforme usada no presente documento, não deve ser interpretada de maneira limitativa. É bastante usado em um sentido amplo para geralmente referir-se à combinação de alguma forma de uma ou mais unidades de processamento e alguma forma de sistema de memória acessível pela(s) unidade(s) de processamento. Da mesma forma, a expressão "controlador", conforme usada no presente documento, não deve ser interpretada de maneira limitativa, mas sim no sentido geral de um dispositivo, ou de um sistema tendo mais de um dispositivo, desempenhando a(s) função(ões) de controlar um ou mais dispositivo, tais como um dispositivo eletrônico ou um atuador, por exemplo.[0011] It will be understood that the term "computer", as used in this document, should not be interpreted in a limiting way. It is widely used in a broad sense to generally refer to the combination of some form of one or more processing units and some form of memory system accessible by the processing unit (s). Likewise, the expression "controller", as used in this document, should not be interpreted in a limiting way, but in the general sense of a device, or of a system having more than one device, performing the function (s) ( to control one or more devices, such as an electronic device or an actuator, for example.

[0012] Será entendido que as várias funções de um computador ou de um controlador podem ser executadas por hardware ou por uma combinação de hardware e software. Por exemplo, o hardware pode incluir portas lógicas incluídas como parte de um chip de silício do processador. O software pode estar na forma de dados, tais como instruções legíveis por computador armazenadas no sistema de memória. Com relação a um computador, um controlador, uma unidade de processamento ou um chip de processador, a expressão "configurado para" refere-se à presença de hardware ou a uma combinação de hardware e software que é operável para executar as funções associadas.[0012] It will be understood that the various functions of a computer or a controller can be performed by hardware or by a combination of hardware and software. For example, the hardware may include logic ports included as part of a processor silicon chip. The software can be in the form of data, such as computer-readable instructions stored in the memory system. With respect to a computer, a controller, a processing unit or a processor chip, the expression "configured for" refers to the presence of hardware or a combination of hardware and software that is operable to perform the associated functions.

[0013] Muitas características adicionais e combinações das mesmas em relação aos presentes aprimoramentos aparecerão para os técnicos no assunto após uma leitura da presente divulgação.[0013] Many additional features and combinations of them in relation to the present improvements will appear to the technicians in the subject after reading this disclosure.

DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0014] Nas figuras,[0014] In the figures,

[0015] a Figura 1 é uma vista esquemática de um exemplo de um gerador de bit aleatório que compreende um gerador de bit bruto e um extrator de aleatoriedade, de acordo com uma modalidade;[0015] Figure 1 is a schematic view of an example of a random bit generator comprising a raw bit generator and a randomness extractor, according to an embodiment;

[0016] a Figura 2 é uma vista esquemática de um exemplo do gerador de bit bruto da Figura 1;[0016] Figure 2 is a schematic view of an example of the raw bit generator of Figure 1;

[0017] a Figura 3 é um gráfico que mostra a probabilidade de obter amostras de bit bruto fornecidas pelos gerador de bit bruto da Figura 2;[0017] Figure 3 is a graph showing the probability of obtaining raw bit samples provided by the raw bit generator of Figure 2;

[0018] a Figura 4 é uma vista esquemática de um exemplo do extrator de aleatoriedade da Figura 1;[0018] Figure 4 is a schematic view of an example of the randomness extractor in Figure 1;

[0019] a Figura 5 é um gráfico que mostra uma variação das amostras de bit bruto obtidas a partir do gerador de bit bruto da Figura 2;[0019] Figure 5 is a graph showing a variation of the raw bit samples obtained from the raw bit generator of Figure 2;

[0020] a Figura 6 é uma vista esquemática de um exemplo do extrator de aleatoriedade da Figura 4 mostrado gerando um alerta quando a diferença entre dados de calibração anteriores e dados de calibração posteriores está acima de um determinado valor de tolerância;[0020] Figure 6 is a schematic view of an example of the randomness extractor in Figure 4 shown generating an alert when the difference between previous calibration data and subsequent calibration data is above a certain tolerance value;

[0021] a Figura 7 é uma vista esquemática de um exemplo do extrator de aleatoriedade da Figura 4 usando uma amostra de bit de semente sendo iterativamente substituída por amostras de bit aleatório recebidas do extrator de aleatoriedade;[0021] Figure 7 is a schematic view of an example of the randomness puller of Figure 4 using a seed bit sample being iteratively replaced by random bit samples received from the randomness puller;

[0022] a Figura 8 é uma vista em elevação frontal de um exemplo de um dispositivo eletrônico que incorpora o gerador de bit aleatório da Figura 1;[0022] Figure 8 is a front elevation view of an example of an electronic device that incorporates the random bit generator of Figure 1;

[0023] a Figura 9 é uma vista esquemática de um exemplo de um circuito de barreira de tunelamento quântico da Figura 2;[0023] Figure 9 is a schematic view of an example of a quantum tunneling barrier circuit of Figure 2;

[0024] a Figura 10A é uma vista esquemática de outro exemplo de um gerador de bit bruto com dois circuitos da barreira de tunelamento quântico;[0024] Figure 10A is a schematic view of another example of a crude bit generator with two circuits of the quantum tunneling barrier;

[0025] a Figura 10B é um circuito elétrico do gerador de bit bruto da Figura 10A; e[0025] Figure 10B is an electrical circuit of the raw bit generator of Figure 10A; and

[0026] a Figura 10C é uma vista oblíqua das barreiras de tunelamento quântico do gerador de bit bruto da Figura 10A.[0026] Figure 10C is an oblique view of the quantum tunneling barriers of the raw bit generator of Figure 10A.

DETAILED DESCRIPTION

[0027] A Figura 1 mostra um exemplo de gerador de bit aleatório. Como representado, o gerador de bit aleatório tem um gerador de bit bruto que incorpora uma barreira de tunelamento quântico e um extrator de aleatoriedade. Como será descrito em detalhes abaixo com referência à Figura 9, o gerador de bit bruto tem um circuito de barreira de tunelamento quântico que incorpora uma barreira de tunelamento quântico com um isolador imprensado entre dois condutores.[0027] Figure 1 shows an example of a random bit generator. As shown, the random bit generator has a raw bit generator that incorporates a quantum tunneling barrier and a randomness extractor. As will be described in detail below with reference to Figure 9, the raw bit generator has a quantum tunneling barrier circuit that incorporates a quantum tunneling barrier with an insulator sandwiched between two conductors.

[0028] Referindo-se agora à Figura 2, o circuito de barreira de tunelamento quântico é configurado para fornecer um sinal bruto resultante de uma corrente de cargas tunelando de um primeiro dos dois condutores para um segundo dos dois condutores e através do isolador. Conforme o sinal bruto é um sinal analógico, a corrente de cargas tuneladas tem um nível instantâneo que varia aleatoriamente devido a flutuações do tunelamento quântico.[0028] Referring now to Figure 2, the quantum tunneling barrier circuit is configured to provide a raw signal resulting from a load current tunneling from a first of the two conductors to a second of the two conductors and through the insulator. As the raw signal is an analog signal, the current of tunneled charges has an instantaneous level that varies randomly due to fluctuations in the quantum tunneling.

[0029] Conforme mostrado, o gerador de bit bruto tem um monitor, que é configurado para receber, direta ou indiretamente, o sinal bruto da barreira de tunelamento quântico. Por exemplo, o sinal bruto pode ser recebido diretamente da barreira de tunelamento quântico. No entanto, em algumas outras modalidades, como na modalidade ilustrada, o sinal bruto fornecido pelo circuito de barreira de tunelamento quântico é convenientemente amplificado usando pelo menos um amplificador para fornecer um sinal bruto amplificado de um nível satisfatório. Nesse caso, o sinal bruto é recebido indiretamente da barreira de tunelamento quântico por meio do pelo menos um amplificador.[0029] As shown, the raw bit generator has a monitor, which is configured to receive, directly or indirectly, the raw signal from the quantum tunneling barrier. For example, the raw signal can be received directly from the quantum tunneling barrier. However, in some other embodiments, as in the illustrated embodiment, the raw signal provided by the quantum tunneling barrier circuit is conveniently amplified using at least one amplifier to provide an amplified raw signal of a satisfactory level. In this case, the raw signal is received indirectly from the quantum tunneling barrier via at least one amplifier.

[0030] O monitor também está configurado para fornecer uma ou mais amostras de bit bruto digitais do sinal bruto. Na modalidade ilustrada, o monitor fornece as amostras de bit bruto do sinal bruto amplificado recebido do amplificador. Cada amostra de bit bruto tem um primeiro número de bit n, em que o primeiro número de bit n é um número inteiro. Como será descrito abaixo, o monitor pode ser fornecido na forma de um amostrador. No entanto, o amostrador é opcional, conforme outras alternativas de monitor podem ser usadas para converter o sinal bruto na amostra de bit bruto.[0030] The monitor is also configured to provide one or more digital raw bit samples of the raw signal. In the illustrated embodiment, the monitor provides the raw bit samples of the amplified raw signal received from the amplifier. Each raw bit sample has a first bit number n, where the first bit number n is an integer. As will be described below, the monitor can be supplied in the form of a sampler. However, the sampler is optional, as other monitor alternatives can be used to convert the raw signal to the raw bit sample.

[0031] Em algumas modalidades, o monitor é fornecido na forma de um amostrador, que está configurado para amostrar o nível instantâneo do sinal bruto, e atribui um valor ao nível instantâneo da corrente de cargas tuneladas através da barreira de tunelamento quântico. Em algumas modalidades, a amostra de bit bruto pode corresponder ao valor do nível instantâneo da corrente. Por exemplo, em um determinado momento no tempo, o amostrador pode amostrar o sinal bruto para ter um valor que vale 5 de um valor máximo de 24-1 = 15 e, em seguida, fornecer a amostra de bit bruto 0101, quando o primeiro número de bit n for 4.[0031] In some modalities, the monitor is provided in the form of a sampler, which is configured to sample the instantaneous level of the raw signal, and assigns a value to the instantaneous level of the current of tunneled loads through the quantum tunneling barrier. In some embodiments, the raw bit sample may correspond to the current instantaneous level value. For example, at a given point in time, the sampler can sample the raw signal to have a value that is worth 5 out of a maximum value of 24-1 = 15 and then provide the raw bit sample 0101 when the first bit number n is 4.

[0032] Em algumas modalidades, o amostrador pode amostrar o nível instantâneo do sinal bruto em diferentes momentos no tempo para fornecer amostras de bit de origem, cada uma correspondendo ao valor do nível instantâneo da corrente. No entanto, nessas modalidades, um concatenador pode ser usado para concatenar as amostras de bit de origem entre si na amostra de bit bruto. Por exemplo, em um primeiro momento no tempo, o amostrador pode amostrar o sinal bruto para ter um valor de 1 entre 22- 1 = 3 e, em seguida, fornecer uma primeira amostra de bit de origem de 01. Então, em um segundo momento no tempo, o amostrador pode amostrar o sinal bruto para ter um valor de 2 entre 22- 1 = 3 e, em seguida, fornecer uma segunda amostra de bit de origem de 10. Neste exemplo, o concatenador pode concatenar a primeira amostra de bit de origem e a segunda amostra de bit de origem uma para a outra para fornecer a amostra de bit bruto 0110 ou 1001. Em tais modalidades, o primeiro número de bit n corresponde a um número de bit de origem de cada uma das amostras de bit de origem vezes o número de amostras de bit de origem concatenadas entre si. Como pode ser entendido, o concatenador pode ser opcional, pois o monitor pode estar configurado para converter o sinal bruto diretamente na amostra de bit bruto. Considera-se que concatenar amostras de bit de origem entre si pode não ser necessário em modalidades em que amostras de bit de origem sucessivas não estão correlacionadas entre si.[0032] In some modalities, the sampler can sample the instantaneous level of the raw signal at different times in time to provide source bit samples, each corresponding to the value of the instantaneous level of the current. However, in these embodiments, a concatenator can be used to concatenate the source bit samples together with the raw bit sample. For example, at first in time, the sampler can sample the raw signal to have a value of 1 between 22-1 = 3 and then provide a first source bit sample of 01. Then, in a second moment in time, the sampler can sample the raw signal to have a value of 2 between 22-1 = 3 and then provide a second source bit sample of 10. In this example, the concatenator can concatenate the first sample of source bit and the second source bit sample to each other to provide the raw bit sample 0110 or 1001. In such embodiments, the first bit number n corresponds to a source bit number of each of the sample samples. source bit times the number of source bit samples concatenated with each other. As can be understood, the concatenator can be optional, since the monitor can be configured to convert the raw signal directly into the raw bit sample. It is considered that concatenating source bit samples together may not be necessary in modalities in which successive source bit samples are not correlated with each other.

[0033] Como pode ser entendido, o sinal bruto fornecido pelo circuito de barreira de tunelamento quântico pode ser considerado quântico e, portanto, não determinístico. No entanto, não é o caso do sinal bruto amplificado ou de qualquer forma de sinal bruto processado. De fato, nesta modalidade, a amplificação realizada pelo amplificador adiciona uma contribuição externa, não quântica e determinística ao sinal. Alguma contribuição externa também pode ser adicionada pelo monitor (por exemplo, um amostrador) ou outros componentes elétricos do gerador de bit bruto. Portanto, o sinal bruto tem ambas uma contribuição quântica e uma contribuição externa, assim como as amostras de bit bruto. Como pode ser entendido, por ter uma contribuição externa determinística, os bits aleatórios decorrentes diretamente de tal um sinal bruto podem ser dedutíveis e/ou controlados por um adversário de terceiros, o que pode tornar tais bits aleatórios menos confiáveis para algumas aplicações, tais como aplicações de criptografia.[0033] As can be understood, the raw signal provided by the quantum tunneling barrier circuit can be considered quantum and, therefore, non-deterministic. However, this is not the case for the amplified raw signal or any form of processed raw signal. In fact, in this modality, the amplification performed by the amplifier adds an external, non-quantum and deterministic contribution to the signal. Some external contribution can also be added by the monitor (for example, a sampler) or other electrical components of the raw bit generator. Therefore, the raw signal has both a quantum contribution and an external contribution, just like the raw bit samples. As can be understood, by having a deterministic external contribution, the random bits resulting directly from such a raw signal can be deductible and / or controlled by a third party opponent, which can make such random bits less reliable for some applications, such as encryption applications.

[0034] A Figura 3 mostra um exemplo da distribuição de probabilidade das amostras de bit bruto obtidas do gerador de bit bruto. Neste exemplo específico, o primeiro número de bit n corresponde a 3 por simplicidade. Por exemplo, quando o valor instantâneo do sinal bruto varia entre 0 e 5 mA, quando amostrado pelo amostrador, a amostra de bit bruto gerada é 100; quando o valor instantâneo do sinal bruto varia entre 5 e 10 mA, quando amostrado pelo amostrador, a amostra de bit bruto gerada é 101 e assim por diante. Como mostrado, a probabilidade de obter a amostra de bit bruto 100 é maior que a probabilidade de obter a amostra de bit bruto 101 e assim por diante. A distribuição de probabilidade ilustrada é caracterizada por um desvio padrão 𝜎 e uma variação 𝜎 2 .[0034] Figure 3 shows an example of the probability distribution of the raw bit samples obtained from the raw bit generator. In this specific example, the first bit number n corresponds to 3 for simplicity. For example, when the instantaneous value of the raw signal varies between 0 and 5 mA, when sampled by the sampler, the generated raw bit sample is 100; when the instantaneous value of the raw signal varies between 5 and 10 mA, when sampled by the sampler, the generated raw bit sample is 101 and so on. As shown, the probability of obtaining the raw bit sample 100 is greater than the probability of obtaining the raw bit sample 101 and so on. The illustrated probability distribution is characterized by a standard deviation 𝜎 and a variation 𝜎 2.

[0035] Os inventores afirmam que a variação 𝜎 2 das amostras de bit bruto geradas pelo gerador de bit bruto pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação:[0035] The inventors claim that the 𝜎 2 variation of the raw bit samples generated by the raw bit generator can be provided by a ratio equivalent to the following ratio:

[0036] 𝜎 2 = 𝐴(𝑆𝐽 + 𝑆𝑒𝑥𝑡 ), (1)[0036] 𝜎 2 = 𝐴 (𝑆𝐽 + 𝑆𝑒𝑥𝑡), (1)

[0037] em que 𝐴 denota um ganho efetivo do gerador de bit bruto, 𝑆𝐽 indica um valor da contribuição quântica das flutuações de tunelamento quântico na amostra de bit bruto e 𝑆𝑒𝑥𝑡 denota um valor da contribuição externa de pelo menos a amplificação na amostra de bit bruto. Neste exemplo, o ganho efetivo 𝐴 do gerador de bit bruto pode incluir ganhos e impedâncias de amplificadores, bem como a largura de banda de detecção. Mais especificamente, o ganho efetivo 𝐴 pode ser fornecido pela relação 𝐴 = 𝑅2 𝐺 2 ∆𝑓, em que 𝑅 denota uma resistência da barreira de tunelamento quântico, 𝐺 denota o ganho efetivo do amplificador e ∆𝑓 denota a largura de banda do sinal bruto monitorado. Em algumas outras modalidades, o ganho efetivo 𝐺 do amplificador pode ser deduzido a partir das especificações do amplificador usado. Em modalidades alternativas, o ganho efetivo 𝐺 do amplificador pode ser determinado amplificando um determinado sinal tendo uma amplitude conhecida e comparando a amplitude do sinal amplificado à amplitude conhecida do determinado sinal. Caso contrário, quando o amplificador está ausente, o ganho efetivo 𝐺 do amplificador corresponde à unidade e o ganho efetivo 𝐴 do gerador de bit bruto é fornecido por 𝐴 = 𝑅2 ∆𝑓.[0037] where 𝐴 denotes an effective gain of the raw bit generator, 𝑆𝐽 indicates a value of the quantum contribution of the quantum tunneling fluctuations in the raw bit sample and 𝑆𝑒𝑥𝑡 denotes a value of the external contribution of at least the amplification in the bit sample gross. In this example, the effective gain 𝐴 of the raw bit generator can include amplifier gains and impedances, as well as the detection bandwidth. More specifically, the effective gain 𝐴 can be provided by the relationship 𝐴 = 𝑅2 𝐺 2 ∆𝑓, where 𝑅 denotes a resistance of the quantum tunneling barrier, 𝐺 denotes the effective gain of the amplifier and ∆𝑓 denotes the bandwidth of the raw signal monitored. In some other modalities, the effective gain 𝐺 of the amplifier can be deducted from the specifications of the amplifier used. In alternative modes, the effective gain 𝐺 of the amplifier can be determined by amplifying a given signal having a known amplitude and comparing the amplitude of the amplified signal to the known amplitude of the given signal. Otherwise, when the amplifier is absent, the effective gain 𝐺 of the amplifier corresponds to the unit and the effective gain 𝐴 of the raw bit generator is provided by 𝐴 = 𝑅2 ∆𝑓.

[0038] No exemplo a seguir, o valor da contribuição quântica𝑆𝐽 é uma densidade espectral do sinal bruto obtido do circuito de barreira de tunelamento quântico, enquanto o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 é uma densidade espectral da contribuição externa devido, pelo menos, à amplificação fornecida pelo amplificador.[0038] In the following example, the quantum contribution value𝑆𝐽 is a spectral density of the raw signal obtained from the quantum tunneling barrier circuit, while the external contribution value 𝑆𝑒𝑥𝑡 is a spectral density of the external contribution due, at least, to the amplification provided by the amplifier.

[0039] No entanto, pode ser apreciado que o valor da contribuição quântica pode ser fornecido na forma de um valor de potência resultante da integração da densidade espectral do sinal bruto através de uma determinada largura de banda de frequência em algumas outras modalidades. Da mesma forma, nessas modalidades, o valor da contribuição externa pode ser fornecido na forma de um valor de potência resultante da integração da densidade espectral da contribuição externa integrada sobre uma determinada largura de banda de frequência.[0039] However, it can be appreciated that the value of the quantum contribution can be provided in the form of a power value resulting from the integration of the spectral density of the raw signal through a certain frequency bandwidth in some other modalities. Likewise, in these modalities, the value of the external contribution can be provided in the form of a power value resulting from the integration of the spectral density of the integrated external contribution over a given frequency bandwidth.

[0040] Com referência agora à Figura 4, o extrator de aleatoriedade é configurado para extrair a aleatoriedade da(s) amostra(s) de bit bruto em amostra(s) de bit aleatório tendo um segundo número de bit m. Como será entendido a partir da descrição abaixo, o segundo número de bit m é menor que o primeiro número de bit n. Consequentemente, os bits são perdidos no processo de extração.[0040] With reference now to Figure 4, the randomness extractor is configured to extract randomness from the raw bit sample (s) into random bit sample (s) having a second bit number m. As will be understood from the description below, the second bit number m is less than the first bit number n. Consequently, the bits are lost in the extraction process.

[0041] Tal extração da aleatoriedade é baseada em dados de calibração compreendendo pelo menos o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 e o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 .[0041] Such extraction of randomness is based on calibration data comprising at least the value of the quantum contribution 𝑆𝐽 and the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡.

[0042] Em algumas modalidades, os dados de calibração, por exemplo, o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 e o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 , foram determinados anteriormente e são armazenados no sistema de memória do extrator de aleatoriedade. Por exemplo, os dados de calibração podem ter sido determinados durante a fabricação do gerador de bit aleatório e depois armazenados no sistema de memória. Nesse caso, o gerador de bit aleatório pode produzir resultados satisfatórios quando o gerador de bit aleatório é usado dentro de certos limites, por exemplo, alguns limites de temperatura predefinidos.[0042] In some modalities, the calibration data, for example, the quantum contribution value 𝑆𝐽 and the external contribution value 𝑆𝑒𝑥𝑡, were previously determined and are stored in the randomness extractor memory system. For example, the calibration data may have been determined during the manufacture of the random bit generator and then stored in the memory system. In this case, the random bit generator can produce satisfactory results when the random bit generator is used within certain limits, for example, some predefined temperature limits.

[0043] Em algumas outras modalidades, os dados de calibração, por exemplo, o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 e o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 , podem ser determinados em atividade a partir de dados de variação 𝜎 2 (𝑉 ) indicando como a variação 𝜎 2 da(s) amostra(s) de bit bruto obtida(s) da barreira de tunelamento quântico varia em função da tensão V, na qual a barreira de tunelamento quântico é operada.[0043] In some other modalities, the calibration data, for example, the quantum contribution value 𝑆𝐽 and the external contribution value 𝑆𝑒𝑥𝑡, can be determined in activity from variation data 𝜎 2 (𝑉) indicating how the variation 𝜎 2 of the raw bit sample (s) obtained from the quantum tunneling barrier varies depending on the voltage V, at which the quantum tunneling barrier is operated.

[0044] Um exemplo de dados de variação 𝜎 2 (𝑉 ) é mostrado na Figura 5 por conveniência.[0044] An example of variation data 𝜎 2 (𝑉) is shown in Figure 5 for convenience.

[0045] Novamente, os dados 𝜎 2 (𝑉 ) de variação da barreira de tunelamento quântico podem ser determinados durante a fabricação do gerador de bit aleatório e, em seguida, armazenados no sistema de memória, para produzir resultados satisfatórios desde que o gerador de bit aleatório seja usado dentro de certos limites.[0045] Again, the 𝜎 2 (𝑉) variation data of the quantum tunneling barrier can be determined during the manufacture of the random bit generator and then stored in the memory system, to produce satisfactory results as long as the generator random bit is used within certain limits.

[0046] No entanto, os dados de variação 𝜎 2 (𝑉 ) não necessitam ser determinados previamente. De fato, em algumas modalidades, os dados de variação 𝜎 2 (𝑉 ) podem ser determinados variando a tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é operada enquanto se mede a variação da(s) amostra(s) de bit bruto.[0046] However, the variation data 𝜎 2 (𝑉) does not need to be determined in advance. In fact, in some modalities, the variation data 𝜎 2 (𝑉) can be determined by varying the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated while measuring the variation of the raw bit sample (s).

[0047] Em qualquer caso, o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 pode ser fornecido por uma equação equivalente à seguinte equação: 2𝑒𝑉 𝑒𝑉[0047] In any case, the value of the quantum contribution 𝑆𝐽 can be provided by an equation equivalent to the following equation: 2𝑒𝑉 𝑒𝑉

[0048] 𝑆𝑗 = 𝑅 ∙ coth (2𝑘 𝑇),[0048] 𝑆𝑗 = 𝑅 ∙ coth (2𝑘 𝑇),

𝐵 (2a)𝐵 (2a)

[0049] em que 𝑒 denota a carga de elétrons, 𝑉 indica uma tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é operada, 𝑘𝐵 denota a constante de Boltzmann e 𝑇 denota uma temperatura na qual a barreira de tunelamento quântico é operada, conforme apresentado em Spietz, Lafe, et al.,[0049] where 𝑒 denotes the electron charge, 𝑉 indicates a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated, 𝑘𝐵 denotes the Boltzmann constant and 𝑇 denotes a temperature at which the quantum tunneling barrier is operated, as shown in Spietz, Lafe, et al.,

"Primary electronic thermometry using the shot noise of a tunnel junction." Science 300.5627 (2003)."Primary electronic thermometry using the shot noise of a tunnel junction." Science 300.5627 (2003).

[0050] A equação (2a) pode ser válida para frequências 𝑓 tais como ℎ𝑓 ≪ 𝑘𝐵 𝑇, em que ℎ denota a constante de Planck. Na prática à temperatura ambiente, a equação (2a) pode ser válida para as frequências 𝑓 ≪ 6 THz. Trabalhar em frequências de 10 GHz pode adicionar uma correção exponencialmente pequena.[0050] Equation (2a) can be valid for frequencies 𝑓 such as ℎ𝑓 ≪ 𝑘𝐵 𝑇, where ℎ denotes Planck's constant. In practice at room temperature, equation (2a) can be valid for frequencies 𝑓 ≪ 6 THz. Working at 10 GHz frequencies can add an exponentially small correction.

[0051] Conforme pode ser entendido, a equação (1) não é uma equação linear. Por conseguinte, pode-se medir a variação 𝜎 2 (𝑉 ) em pelo menos três valores de tensão para deduzir o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 , a temperatura 𝑇 e o ganho efetivo 𝐴 do gerador de bit bruto. Por exemplo, pode-se usar o método dos mínimos quadrados ordinários para determinar uma equação para a variação 𝜎 2 (𝑉 ) das amostras de bit bruto, a partir da qual o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 , a temperatura 𝑇 e o ganho efetivo 𝐴 podem ser deduzidos. Na prática, pode-se selecionar dois valores de tensão maiores que 𝑘𝐵 𝑇/𝑒, caso em que a variação 𝜎 2 (𝑉 ) das amostras de bit bruto pode ser linear em função da tensão V: a inclinação da relação linear pode fornecer o ganho efetivo 𝐴 enquanto a interceptação em y produz a contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 . Então, pode-se deduzir a temperatura 𝑇 da avaliação da relação linear em uma tensão nula.[0051] As can be understood, equation (1) is not a linear equation. Therefore, the variation 𝜎 2 (𝑉) can be measured in at least three voltage values to deduct the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡, the temperature 𝑇 and the effective gain 𝐴 of the raw bit generator. For example, the ordinary least squares method can be used to determine an equation for the variation 𝜎 2 (𝑉) of the raw bit samples, from which the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡, the temperature 𝑇 and the effective gain 𝐴 can be deducted. In practice, two voltage values greater than valores 𝑇 / 𝑒 can be selected, in which case the variation 𝜎 2 (𝑉) of the raw bit samples can be linear as a function of voltage V: the slope of the linear relationship can provide the effective gain 𝐴 while the y-intercept produces the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡. Then, one can deduce the temperature 𝑇 from the evaluation of the linear relationship at a zero voltage.

[0052] Como mostrado na Figura 5, com base nas equações (1) e (2a) acima, o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 pode ser determinado a partir dos dados 𝜎 2 (𝑉 ) de variação da(s) amostra(s) de bit bruto em algumas outras modalidades. Mais especificamente, em algumas modalidades, a variação 𝜎 2 (0) da(s) amostra(s) de bit bruto, quando a tensão V é nula, pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação: 4𝑘𝐵 𝑇[0052] As shown in Figure 5, based on equations (1) and (2a) above, the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 can be determined from the data 𝜎 2 (𝑉) of variation of the sample (s) raw bit in some other modalities. More specifically, in some modalities, the variation 𝜎 2 (0) of the raw bit sample (s), when the voltage V is zero, can be provided by a relation equivalent to the following relation: 4𝑘𝐵 𝑇

[0053] 𝜎 2 (0) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + ).[0053] 𝜎 2 (0) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 +).

𝑅 (3)𝑅 (3)

[0054] Adicional ou alternativamente, a variação 𝜎 2 (𝑉𝑖 ) da(s) amostra(s) de bit bruto, quando a tensão 𝑉𝑖 é maior que um determinado limite de tensão 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 < 𝑉𝑖 , pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação: 2𝑒𝑉𝑖[0054] Additionally or alternatively, the variation 𝜎 2 (𝑉𝑖) of the raw bit sample (s), when the voltage 𝑉𝑖 is greater than a certain voltage limit 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 <𝑉𝑖, can be provided by a ratio equivalent to following relation: 2𝑒𝑉𝑖

[0055] 𝜎 2 (𝑉𝑖 ) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + ).[0055] 𝜎 2 (𝑉𝑖) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 +).

𝑅 (4)𝑅 (4)

[0056] Neste exemplo, fornecidos os dados de variação 𝜎 2 (𝑉 ) das amostras de bit bruto e as equações (2a), (3) e (4), os dados de calibração, por exemplo, o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 e o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 , podem ser determinados, conforme o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 é conhecido por não variar em função da tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é operada. Vide Thibault, Karl, et al., "Pauli- heisenberg oscillations in electron quantum transport." Physical review letters[0056] In this example, provided the variation data 𝜎 2 (𝑉) of the raw bit samples and equations (2a), (3) and (4), the calibration data, for example, the quantum contribution value 𝑆𝐽 and the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡, can be determined, as the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 is known to not vary depending on the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated. See Thibault, Karl, et al., "Pauli-heisenberg oscillations in electron quantum transport." Physical review letters

114.23 (2015), por exemplo.114.23 (2015), for example.

[0057] Assim, conhecendo a contribuição relativa de cada um dos valores da contribuição quântica 𝑆𝐽 e da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 em relação uns aos outros, é possível determinar quanto das amostras de bit bruto pode estar associado à contribuição quântica e quanto das amostras de bit bruto pode estar associado à contribuição externa.[0057] Thus, knowing the relative contribution of each of the values of the quantum contribution 𝑆𝐽 and the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 in relation to each other, it is possible to determine how much of the raw bit samples can be associated with the quantum contribution and how much of the bit samples gross can be associated with external contribution.

[0058] No exemplo descrito acima, a barreira de tunelamento quântico é operada em um regime linear, o que permite que a Lei de Ohm (𝑉 = 𝑅𝐼) seja usada. Por conseguinte, a razão 𝑉/𝐼 e a derivada 𝑑𝑉/𝑑𝐼 seriam constantes e produziriam a resistência R. No entanto, em algumas outras modalidades, a barreira de tunelamento quântico pode não ser operada em um regime linear, mas em um regime não linear, caso em que a razão 𝑉/𝐼 e a derivada 𝑑𝑉/𝑑𝐼 não são constantes. Nesse contexto, desde que o transporte de cargas através da barreira de tunelamento quântico ocorra por meio de tunelamento quântico, o valor da contribuição quântica 𝑆𝑗 é fornecido por:[0058] In the example described above, the quantum tunneling barrier is operated in a linear regime, which allows Ohm's Law (𝑉 = 𝑅𝐼) to be used. Therefore, the ratio 𝑉 / 𝐼 and the derivative 𝑑𝑉 / 𝑑𝐼 would be constant and produce the resistance R. However, in some other modalities, the quantum tunneling barrier may not be operated in a linear regime, but in a non-linear regime. , in which case the ratio 𝑉 / 𝐼 and the derivative 𝑑𝑉 / 𝑑𝐼 are not constant. In this context, as long as the cargo transport through the quantum tunneling barrier occurs through quantum tunneling, the quantum contribution value 𝑆𝑗 is provided by:

𝑒𝑉𝑒𝑉

[0059] 𝑆𝑗 = 2𝑒𝐼 ∙ coth (2𝑘 𝑇),[0059] 𝑆𝑗 = 2𝑒𝐼 ∙ coth (2𝑘 𝑇),

𝐵 (2b)𝐵 (2b)

[0060] em que 𝐼 denota a corrente através da barreira de tunelamento quântico. Nesse contexto, a variação 𝜎 2 (0) da(s) amostra(s) de[0060] where 𝐼 denotes the current through the quantum tunneling barrier. In this context, the variation 𝜎 2 (0) of the sample (s) of

𝑉 bit bruto, quando a tensão V é nula, está relacionada a 𝑅 = = 𝑑𝑉/𝑑𝐼 para IBruto raw bit, when the voltage V is zero, is related to 𝑅 = = 𝑑𝑉 / 𝑑𝐼 for I

𝐼 próximo a zero e a variação 𝜎 2 (𝑉𝑖 ) da(s) amostra(s) de bit bruto, quando a tensão 𝑉𝑖 é maior que um determinado limite de tensão 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 < 𝑉𝑖 , pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação: 𝜎 2 (𝑉𝑖 ) = 2𝑒𝐼. Como pode ser entendido, as não linearidades da barreira de tunelamento quântico podem resultar a partir da altura da barreira potencial da barreira de tunelamento quântico não ser infinita e/ou a densidade de estados nos contatos elétricos dependendo da energia, por exemplo.𝐼 close to zero and the variation 𝜎 2 (𝑉𝑖) of the raw bit sample (s), when the voltage 𝑉𝑖 is greater than a certain voltage limit 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 <𝑉𝑖, can be provided by a relationship equivalent to the following relationship : 𝜎 2 (𝑉𝑖) = 2𝑒𝐼. As can be understood, the nonlinearities of the quantum tunneling barrier can result from the height of the potential barrier of the quantum tunneling barrier not being infinite and / or the density of states in the electrical contacts depending on the energy, for example.

[0061] Um método para determinar quantos bits das amostras de bit bruto são devidos à contribuição quântica envolve a determinação de uma entropia mínima 𝐻∞,𝑄 da contribuição quântica. De acordo com uma definição, a entropia mínima 𝐻∞,𝑄 pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação:[0061] A method for determining how many bits of the raw bit samples are due to the quantum contribution involves determining a minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of the quantum contribution. According to a definition, the minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 can be provided by a ratio equivalent to the following ratio:

[0062] 𝐻∞,𝑄 = − log 2 𝑝𝑚𝑎𝑥,𝑄 , (5)[0062] 𝐻∞, 𝑄 = - log 2 𝑝𝑚𝑎𝑥, 𝑄, (5)

[0063] em que 𝑝𝑚𝑎𝑥,𝑄 denota a maior das probabilidades de obter um ou outro dos valores do nível instantâneo do sinal bruto tendo somente a contribuição quântica. No entanto, é determinado que a variação da amostra de bit bruto 𝜎 2 refere-se a uma variação 𝜎𝑄2 da contribuição quântica por uma relação equivalente à seguinte relação: 𝛾[0063] where 𝑝𝑚𝑎𝑥, 𝑄 denotes the greatest probability of obtaining one or the other of the values of the instantaneous level of the raw signal having only the quantum contribution. However, it is determined that the variation of the raw bit sample 𝜎 2 refers to a variation 𝜎𝑄2 of the quantum contribution by a relationship equivalent to the following relationship: 𝛾

[0064] 𝜎𝑄2 = 1+𝛾 𝜎 2 , (6)[0064] 𝜎𝑄2 = 1 + 𝛾 𝜎 2, (6)

[0065] em que 𝛾 denota uma razão entre o valor da contribuição quântica e o valor da contribuição externa. Por exemplo, a razão 𝛾 pode ser fornecida por:[0065] where 𝛾 denotes a ratio between the value of the quantum contribution and the value of the external contribution. For example, the reason 𝛾 can be provided by:

𝑆

[0066] 𝛾=𝑆𝐽 . 𝑒𝑥𝑡 (7)[0066] 𝛾 = 𝑆𝐽. 𝑒𝑥𝑡 (7)

[0067] Sabendo que uma entropia mínima 𝐻∞ das amostras de bit bruto pode ser fornecida por uma relação equivalente à seguinte relação:[0067] Knowing that a minimum entropy 𝐻∞ of the raw bit samples can be provided by a ratio equivalent to the following ratio:

[0068] 𝐻∞ = − log 2 𝑝𝑚𝑎𝑥 , (8)[0068] 𝐻∞ = - log 2 𝑝𝑚𝑎𝑥, (8)

[0069] em que 𝑝𝑚𝑎𝑥 é a maior das probabilidades de obter uma ou outra das amostras de bit bruto. Por exemplo, com referência à Figura 3, 𝑝𝑚𝑎𝑥 seria a probabilidade de obter um número de bit bruto de 011 (ou 100). Na prática, o sinal bruto processado pode ser indistinguível a partir de uma curva gaussiana. Nesse caso, se 𝐼𝑚𝑎𝑥 denota o valor máximo do monitor (por exemplo, amostrador), dois números inteiros consecutivos correspondem a 2𝐼𝑚𝑎𝑥 duas correntes separadas por ∆𝐼 = , em que n é o primeiro número de bit, 2𝑛 −1 e a maior das probabilidades 𝑝𝑚𝑎𝑥 e 𝑝𝑚𝑎𝑥,𝑄 são fornecidas por relações equivalentes às seguintes relações: ∆𝐼[0069] where 𝑝𝑚𝑎𝑥 is the greatest probability of obtaining one or the other of the raw bit samples. For example, with reference to Figure 3, 𝑝𝑚𝑎𝑥 would be the probability of obtaining a raw bit number of 011 (or 100). In practice, the raw processed signal can be indistinguishable from a Gaussian curve. In this case, if 𝐼𝑚𝑎𝑥 denotes the maximum value of the monitor (for example, sampler), two consecutive integers correspond to 2𝐼𝑚𝑎𝑥 two streams separated by ∆𝐼 =, where n is the first bit number, 2𝑛 −1 and the largest of probabilities 𝑝𝑚𝑎𝑥 and 𝑝𝑚𝑎𝑥, 𝑄 are provided by relations equivalent to the following relations: ∆𝐼

[0070] 𝑝𝑚𝑎𝑥 ≅= 𝜎 . √2𝜋 (9) ∆𝐼[0070] 𝑝𝑚𝑎𝑥 ≅ = 𝜎. √2𝜋 (9) ∆𝐼

[0071] 𝑝𝑚𝑎𝑥,𝑄 ≅= 𝜎 . 𝑄 √2𝜋 (10)[0071] 𝑝𝑚𝑎𝑥, 𝑄 ≅ = 𝜎. 𝑄 √2𝜋 (10)

[0072] Assim, usando as equações (5), (6), (8) e (10), pode-se obter: 1 1+𝛾[0072] Thus, using equations (5), (6), (8) and (10), we can obtain: 1 1 + 𝛾

[0073] 𝐻∞,𝑄 = 𝐻∞ − 2 log 2 , 𝛾 (11)[0073] 𝐻∞, 𝑄 = 𝐻∞ - 2 log 2, 𝛾 (11)

[0074] Conforme a entropia mínima 𝐻∞ das amostras de bit bruto e a razão 𝛾 podem ser determinadas como descrito acima, a entropia mínima 𝐻∞,𝑄 da contribuição quântica também pode ser determinada. A entropia mínima 𝐻∞,𝑄 da contribuição quântica pode ser usada para determinar quantos bits das amostras de bit bruto são devidos à contribuição quântica e, portanto, pode ser usada como uma entrada para o extrator de aleatoriedade.[0074] As the minimum entropy 𝐻∞ of the raw bit samples and the ratio 𝛾 can be determined as described above, the minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of the quantum contribution can also be determined. The minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of the quantum contribution can be used to determine how many bits of the raw bit samples are due to the quantum contribution and therefore can be used as an input to the randomness extractor.

[0075] Por exemplo, em uma determinada modalidade, para 𝑛 = 14 bits e 𝐼𝑚𝑎𝑥 = 3𝜎, pode-se obter uma entropia mínima 𝐻∞ para os dados brutos de 12,7 bits por amostra de bit bruto. Para um amplificador com ruído de tensão de 1,4 nV por raiz Hz, o valor da contribuição externa 𝑆𝑒𝑥𝑡 pode ser determinado como sendo 2 × 10−18 𝑉 2 /𝐻𝑧. Para uma barreira de tunelamento quântico tendo uma resistência de 𝑅 = 50 Ohms operada a uma tensão 𝑉 =[0075] For example, in a given modality, for 𝑛 = 14 bits and 𝐼𝑚𝑎𝑥 = 3𝜎, a minimum entropy 𝐻∞ can be obtained for the raw data of 12.7 bits per raw bit sample. For an amplifier with a voltage noise of 1.4 nV per Hz root, the value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 can be determined to be 2 × 10−18 𝑉 2 / 𝐻𝑧. For a quantum tunneling barrier having a resistance of 𝑅 = 50 Ohms operated at a voltage 𝑉 =

0.4 𝑉, o valor da contribuição quântica 𝑆𝐽 pode ser determinado como sendo 2𝑒𝑉𝑅 = 6.4 × 10−18 𝑉 2 /𝐻𝑧, o que produziria uma razão 𝛾 de 3,2. Nesse caso, a entropia mínima 𝐻∞,𝑄 pode ser fornecida por 12,5 bits por amostra de bit bruto. Nesse caso, um fator de segurança de 0,3 bit por amostra de bit bruto pode ser usado, o que resultaria na extração de aleatoriedade das amostras de bit bruto, a fim de manter 12,2 bits por amostra de bit bruto de inicialmente 14 bits. Em tal modalidade, se o primeiro número de bit n da amostra de bit bruto for 14, o segundo número de bit m pode ser convertido em 12. Ao fazer isso, podem ser perdidos 0,2 bits por amostra de bit bruto, geralmente associados a uma qualidade satisfatória da aleatoriedade.0.4 𝑉, the value of the quantum contribution 𝑆𝐽 can be determined to be 2𝑒𝑉𝑅 = 6.4 × 10−18 𝑉 2 / 𝐻𝑧, which would produce a ratio 𝛾 of 3.2. In this case, the minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 can be provided by 12.5 bits per raw bit sample. In this case, a safety factor of 0.3 bit per raw bit sample can be used, which would result in the randomness extraction of the raw bit samples, in order to maintain 12.2 bits per raw bit sample from initially 14 bits. In such an embodiment, if the first bit number n of the raw bit sample is 14, the second bit number m can be converted to 12. In doing so, 0.2 bits per raw bit sample, usually associated with satisfactory quality of randomness.

[0076] Como a taxa de transferência de geradores de bit aleatório é importante em algumas aplicações, a perda desses 0,2 bits por amostra de bit bruto pode ser inconveniente. Para evitar isso, pode ser conveniente usar um concatenador. Em tais modalidades, o monitor é configurado para fornecer amostras de bit de origem tendo um número de bit de origem de 14 e é determinado que, com base na entropia mínima 𝐻∞,𝑄 das flutuações de tunelamento quântico, 12,2 bits por amostra de bit de origem devem ser mantidos, o concatenador pode ser usado para concatenar um número de amostras de bit de origem entre si, a fim de minimizar essa perda. Por exemplo, o número de amostras de bit de origem a concatenar entre si pode corresponder ao número que pode, quando multiplicado pelo número de bit por amostra de bit bruto a ser mantido, produzir um número inteiro. Por exemplo, neste exemplo específico, se o número de bit por amostra de bit bruto a ser mantido for 12,2 bits, a multiplicação de 12,2 bits por 5, 10 ou qualquer múltiplo de 5 produzirá um número inteiro. Por conseguinte, pode ser preferido que qualquer amostra de bit bruto seja o resultado da concatenação de 5, 10 ou qualquer múltiplo de 5 amostras de bit de origem, para evitar a perda de bits associada à qualidade satisfatória da aleatoriedade.[0076] As the transfer rate of random bit generators is important in some applications, the loss of these 0.2 bits per raw bit sample can be inconvenient. To avoid this, it may be convenient to use a concatenator. In such modalities, the monitor is configured to provide source bit samples having a source bit number of 14 and it is determined that, based on the minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of quantum tunneling fluctuations, 12.2 bits per sample source bits must be maintained, the concatenator can be used to concatenate a number of source bit samples together in order to minimize this loss. For example, the number of source bit samples to be concatenated with each other may correspond to the number that can, when multiplied by the number of bits per raw bit sample to be maintained, produce an integer. For example, in this specific example, if the number of bits per raw bit sample to be kept is 12.2 bits, multiplying 12.2 bits by 5, 10 or any multiple of 5 will produce an integer. Therefore, it may be preferred that any raw bit sample is the result of concatenating 5, 10 or any multiple of 5 source bit samples, to avoid bit loss associated with satisfactory randomness quality.

[0077] A extração de aleatoriedade pode ser realizada usando uma pluralidade de diferentes algoritmos. Exemplos de tais algoritmos podem incluir o método de bit menos significativo, as funções hash não universais, o extrator de Trevisan e/ou as funções hash universais, tais como a função Toeplitz-hash. Em algumas modalidades, o extrator de Trevisan e as funções hash universais podem ser preferidas, conforme são consideradas prováveis na teoria da informação. Vide Mansour, Yishay, Noam Nisan e Prasoon Tiwari. "The computational complexity of universal hashing." Theoretical Computer Science 107.1 (1993); Ma, Xiongfeng, et al., "Postprocessing for quantum random-number generators: Entropy evaluation and randomness extraction." Physical Review A 87.6 (2013); e Xu, Feihu, et al., "Ultrafast quantum random number generation based on quantum phase fluctuations." Optics express[0077] The extraction of randomness can be performed using a plurality of different algorithms. Examples of such algorithms may include the least significant bit method, the non-universal hash functions, the Trevisan extractor and / or the universal hash functions, such as the Toeplitz-hash function. In some embodiments, the Trevisan extractor and universal hash functions may be preferred, as they are considered likely in information theory. See Mansour, Yishay, Noam Nisan and Prasoon Tiwari. "The computational complexity of universal hashing." Theoretical Computer Science 107.1 (1993); Ma, Xiongfeng, et al., "Postprocessing for quantum random-number generators: Entropy evaluation and randomness extraction." Physical Review A 87.6 (2013); and Xu, Feihu, et al., "Ultrafast quantum random number generation based on quantum phase fluctuations." Optics express

20.11 (2012).20.11 (2012).

[0078] Um exemplo de extrator de aleatoriedade envolve o uso de um método de Toeplitz-hash. Nesta modalidade, uma matriz aleatória 𝑚 × 𝑛 de Toeplitz de 𝑇 é construída. Cada amostra de bit bruto de n bits é multiplicada pela matriz aleatória 𝑇 para fornecer amostras aleatórias de 𝑚 bits. Nesse caso, 𝑚 é fornecido pela entropia mínima 𝐻∞,𝑄 da contribuição quântica menos qualquer fator de segurança eventual e, é claro, o segundo número de bit 𝑚 é menor que a entropia mínima 𝐻∞ das amostras de bit bruto de 𝑛 bits. Nesse processo de extração, os 𝑛 − 𝑚 bits são descartados.[0078] An example of a randomness extractor involves the use of a Toeplitz-hash method. In this mode, a random Toeplitz 𝑚 × 𝑛 matrix of 𝑇 is constructed. Each n-bit raw bit sample is multiplied by the random array 𝑇 to provide random samples of 𝑚 bits. In this case, 𝑚 is provided by the minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of the quantum contribution minus any eventual safety factor and, of course, the second bit number 𝑚 is less than the minimum entropy 𝐻∞ of the 𝑛 bit raw bit samples. In this extraction process, the 𝑛 - 𝑚 bits are discarded.

[0079] Por exemplo, considerando que 100 amostras de bit de origem de 14 bits são concatenadas entre si para formar um número de bit bruto tendo um primeiro número de bit correspondente a 1400. A entropia mínima 𝐻∞ das amostras de bit de origem pode ser de 12,7 bits por amostra de bit de origem. A entropia mínima 𝐻∞,𝑄 do sinal quântico pode ser de 12,5 bits por amostra de bit bruto. Tomando um fator de segurança de 0,3 bit por amostra de bit bruto, 12,2 bits dos 14 bits iniciais podem ser mantidos. Assim, neste exemplo, o segundo número de bit m corresponde a 1200. Como pode ser observado, o número de amostras de bit de origem, ou seja, 100, que são concatenadas entre si para formar o número de bit bruto, quando multiplicado pelo número de bit a ser mantido, ou seja, 12,2 neste exemplo, produz um número inteiro e, portanto, evita a perda de bits associada à qualidade satisfatória da aleatoriedade. O primeiro número de bit n e o fator de segurança podem ser escolhidos dependendo da taxa de bits por segundo necessária e do nível de segurança necessário. A matriz aleatória 𝑇 pode ser gerada usando uma semente de 𝑛 + 𝑚 − 1 bit aleatório, que pode ser retirada da amostra de bit bruto, mantendo, por exemplo, o bit menos significativo de cada amostra de bit bruto por um curto período de tempo. Ela pode ser reinicializada quantas vezes se desejar, um exemplo da qual é descrito abaixo com referência à Figura 7.[0079] For example, considering that 100 14-bit source bit samples are concatenated together to form a raw bit number having a first bit number corresponding to 1400. The minimum entropy 𝐻∞ of the source bit samples can be 12.7 bits per source bit sample. The minimum entropy 𝐻∞, 𝑄 of the quantum signal can be 12.5 bits per raw bit sample. Taking a safety factor of 0.3 bits per raw bit sample, 12.2 bits of the initial 14 bits can be maintained. Thus, in this example, the second bit number m corresponds to 1200. As can be seen, the number of source bit samples, that is, 100, which are concatenated together to form the raw bit number, when multiplied by bit number to be kept, that is, 12.2 in this example, produces an integer and therefore avoids the loss of bits associated with the satisfactory quality of randomness. The first bit number n and the safety factor can be chosen depending on the required bit rate per second and the required safety level. The random matrix 𝑇 can be generated using a seed of 𝑛 + 𝑚 - 1 random bit, which can be taken from the raw bit sample, keeping, for example, the least significant bit of each raw bit sample for a short period of time . It can be reset as many times as desired, an example of which is described below with reference to Figure 7.

[0080] É contemplado que uma barreira típica de tunelamento quântico tenha uma largura de banda de cerca de 600 MHz. Para evitar correlação indesejável entre amostras de bit bruto sucessivas, a amostragem pode geralmente ser realizada a uma taxa de amostragem de 1200 MS/s, se um filtro anti-aliasing satisfatório for usado. Por exemplo, permitir que a taxa de amostragem seja de 800 MS/s e um primeiro número de bit seja 14 bits pode produzir uma taxa de geração de amostras de bit bruto de 11,2 Gb/s, para uma taxa de geração de amostras de bit aleatório de 9,6 Gb/s. Em um protótipo, uma taxa de amostragem de 125 MS/s foi satisfatoriamente usada, o que produz uma taxa de geração de amostras de bit bruto de 1,75 Gb/s. Um recurso limitante em tal modalidade é geralmente a taxa na qual as amostras de bit aleatório podem ser transferidas para o dispositivo eletrônico.[0080] It is envisaged that a typical quantum tunneling barrier has a bandwidth of around 600 MHz. To avoid undesirable correlation between successive raw bit samples, sampling can generally be performed at a sampling rate of 1200 MS / s , if a suitable anti-aliasing filter is used. For example, allowing the sampling rate to be 800 MS / s and a first bit number to be 14 bits can produce a raw bit sample generation rate of 11.2 Gb / s, for a sample generation rate of 9.6 Gb / s random bit. In a prototype, a sampling rate of 125 MS / s was used satisfactorily, which produces a raw bit sample generation rate of 1.75 Gb / s. A limiting feature in such a modality is usually the rate at which random bit samples can be transferred to the electronic device.

[0081] Está previsto que um amplificador não somente adicione flutuações de tensão 𝑒(𝑡) à tensão 𝑉𝑖𝑛 que ele mede, mas também pode adicionar uma corrente flutuante 𝑖(𝑡) ao que está conectado à sua entrada, para que a tensão medida 𝑉𝑜𝑢𝑡 em sua saída possa ser fornecida por:[0081] It is envisaged that an amplifier will not only add voltage fluctuations 𝑒 (𝑡) to the voltage 𝑉𝑖𝑛 that it measures, but can also add a floating current 𝑖 (𝑡) to what is connected to its input, so that the measured voltage 𝑉𝑜𝑢𝑡 on its output can be provided by:

[0082] 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐺(𝑉𝑖𝑛 + 𝑒 + 𝑅𝑖),[0082] 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐺 (𝑉𝑖𝑛 + 𝑒 + 𝑅𝑖),

[0083] em que 𝐺 denota o ganho efetivo do amplificador e 𝑅 denota a resistência diferencial 𝑅 = 𝑑𝑉/𝑑𝐼 da barreira de tunelamento quântico. Como uma consequência, o amplificador pode contribuir para o ruído de tensão medido por < 𝑒 2 > +𝑅 < 𝑒𝑖 > +𝑅2 < 𝑖 2 >. O primeiro termo < 𝑒 2 > representa o ruído de tensão do amplificador, o terceiro termo 𝑅2 < 𝑖 2 > representa o ruído de corrente do amplificador na resistência da junção e o segundo termo 𝑅 < 𝑒𝑖 > envolve correlações entre ruídos de corrente e tensão (e é geralmente insignificante). Esta quantidade depende da corrente de polarização na junção se 𝑅 dependerá. Isso pode ser levado em consideração ao ajustar o ruído total versus a tensão/corrente de polarização. Por conseguinte, o uso de um amplificador com baixo ruído de corrente e/ou uma junção com resistência suficientemente baixa para que o terceiro termo 𝑅2 < 𝑖 2 > seja insignificante em comparação com o primeiro termo < 𝑒 2 > pode reduzir efeitos indesejáveis geralmente associados ao ruído de corrente do amplificador.[0083] where 𝐺 denotes the effective gain of the amplifier and 𝑅 denotes the differential resistance 𝑅 = 𝑑𝑉 / 𝑑𝐼 of the quantum tunneling barrier. As a consequence, the amplifier can contribute to the voltage noise measured by <𝑒 2> + 𝑅 <𝑒𝑖> + 𝑅2 <𝑖 2>. The first term <𝑒 2> represents the amplifier's voltage noise, the third term 𝑅2 <𝑖 2> represents the amplifier's current noise at the junction resistance and the second term 𝑅 <𝑒𝑖> involves correlations between current and voltage noise (and is generally insignificant). This amount depends on the polarization current at the junction if 𝑅 it will. This can be taken into account when adjusting the total noise versus the bias voltage / current. Therefore, the use of an amplifier with low current noise and / or a junction with sufficiently low resistance so that the third term 𝑅2 <𝑖 2> is insignificant compared to the first term <𝑒 2> can reduce unwanted effects generally associated with current noise from the amplifier.

[0084] A Figura 6 é uma vista esquemática do extrator de aleatoriedade. Nesta modalidade, o extrator de aleatoriedade recebe dados de calibração anteriores e dados de calibração posteriores, compara os dados de calibração anteriores e dados de calibração posteriores entre si e gera um alerta quando os dados de calibração anteriores diferem dos dados de calibração posteriores por mais do que um valor de tolerância. Mais especificamente, os dados de calibração anteriores foram determinados em um primeiro momento no tempo 𝑡1 , enquanto os dados de calibração posteriores foram determinados em um segundo momento no tempo 𝑡2 , que é posterior ao primeiro momento no tempo 𝑡1 . Por conseguinte, o alerta assim gerado pode fornecer um diagnóstico sobre se as amostras de bit aleatório geradas são confiáveis.[0084] Figure 6 is a schematic view of the randomness extractor. In this modality, the randomness puller receives previous calibration data and subsequent calibration data, compares the previous calibration data and subsequent calibration data with each other and generates an alert when the previous calibration data differs from the later calibration data by more than than a tolerance value. More specifically, the previous calibration data was determined at a first moment in time 𝑡1, while the later calibration data was determined at a second moment in time 𝑡2, which is after the first moment in time 𝑡1. Therefore, the alert thus generated can provide a diagnosis as to whether the generated random bit samples are reliable.

[0085] Por exemplo, em uma modalidade, os dados de calibração anteriores podem ter sido determinados fornecidos na forma de 2( ) dados de variação anteriores 𝜎𝑡1 𝑉 determinados durante a fabricação do gerador de bit aleatório e armazenados no sistema de memória. Nesta modalidade, os dados de calibração posteriores podem ser fornecidos na forma 2( ) de dados de variação posteriores 𝜎𝑡2 𝑉 determinados em tempo real ou em tempo real variando a tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é 2 operada durante a medição da variação 𝜎𝑡2 .[0085] For example, in one embodiment, the previous calibration data may have been determined provided in the form of 2 () previous variation data 𝜎𝑡1 𝑉 determined during the manufacture of the random bit generator and stored in the memory system. In this mode, the subsequent calibration data can be provided in the form 2 () of posterior variation data 𝜎𝑡2 𝑉 determined in real time or in real time by varying the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated during the measurement of variation 𝜎𝑡2 .

[0086] Conforme pode ser entendido, se existir uma diferença 2( ) significativa entre os dados de variação anteriores 𝜎𝑡1 𝑉 e os dados de 2( ) variação de posteriores 𝜎𝑡2 𝑉 , ela pode ser indicativa de que o gerador de bit aleatório seja usado fora de alguns limites predefinidos, tais como fora de uma faixa de temperatura predefinida. Além disso, tal diferença também pode ser indicativa de que o gerador de bit aleatório está sendo modificado/alterado por um adversário de terceiros, caso em que o alerta assim gerado poderia justificar tal alerta.[0086] As can be understood, if there is a significant difference 2 () between the previous variation data 𝜎𝑡1 𝑉 and the data of 2 () later variation 𝜎𝑡2 𝑉, it can be an indication that the random bit generator is used outside some predefined limits, such as outside a predefined temperature range. In addition, such a difference can also be indicative that the random bit generator is being modified / altered by a third party opponent, in which case the alert thus generated could justify such an alert.

[0087] Como pode ser entendido, o extrator de aleatoriedade pode ser configurado para que tal diagnóstico seja repetido em uma determinada frequência ou sob demanda.[0087] As can be understood, the randomness extractor can be configured so that such diagnosis is repeated at a certain frequency or on demand.

[0088] Agora, com referência à Figura 7, é contemplado que a extração de aleatoriedade pode envolver uma semente de bit aleatório. Por exemplo, nesta modalidade, a extração pode exigir uma matriz aleatória, que é gerada usando a semente de bit aleatório antes de realmente extrair a aleatoriedade das amostras de bit bruto. Por exemplo, as amostras de bit bruto podem ser multiplicadas pela matriz aleatória de modo a fornecer amostras de bit aleatório durante a extração. Embora a amostra inicial de bit de semente possa ter somente uma pseudo-aleatoriedade, o bit aleatório resultante pode ter uma aleatoriedade satisfatória devido aos bits de embaralhamento e/ou remoção durante a extração. No entanto, nesta modalidade, o extrator de aleatoriedade gera uma amostra de bit aleatório multiplicando a amostra de bit bruto para a chamada matriz pseudo-aleatória, após o qual a semente de bit aleatório usada para gerar a matriz aleatória pode ser substituída pela amostra de bit aleatório assim gerada. Nesse caso, a matriz aleatória, que pode ser pseudo-aleatória em primeiro lugar, pode rapidamente se tornar uma matriz aleatória, o que pode produzir amostras de bit aleatório com aumento da aleatoriedade.[0088] Now, with reference to Figure 7, it is contemplated that the extraction of randomness may involve a random bit seed. For example, in this mode, extraction may require a random matrix, which is generated using the random bit seed before actually extracting the randomness from the raw bit samples. For example, raw bit samples can be multiplied by the random matrix to provide random bit samples during extraction. Although the initial seed bit sample may have only one pseudo-randomness, the resulting random bit may have satisfactory randomness due to the scrambling and / or removal bits during extraction. However, in this modality, the randomness extractor generates a random bit sample by multiplying the raw bit sample for the so-called pseudo-random matrix, after which the random bit seed used to generate the random matrix can be replaced by the random sample. random bit thus generated. In this case, the random matrix, which can be pseudo-random in the first place, can quickly become a random matrix, which can produce random bit samples with increased randomness.

[0089] A Figura 8 mostra um exemplo de um dispositivo eletrônico que incorpora o gerador de bit aleatório. Mais especificamente, o dispositivo eletrônico tem um compartimento no qual é montado o gerador de bit aleatório. Como pode ser entendido, o dispositivo eletrônico pode ser um smart phone, um tablet, cartões de crédito ou débito eletrônicos, um computador portátil, uma televisão e similares, dependendo da aplicação. Além disso, em algumas modalidades, o dispositivo eletrônico pode ser fornecido na forma de um computador, um servidor e similares, que são acessíveis através de uma rede, tal como a Internet, por meio de conexões com ou sem fio.[0089] Figure 8 shows an example of an electronic device that incorporates the random bit generator. More specifically, the electronic device has a compartment in which the random bit generator is mounted. As can be understood, the electronic device can be a smart phone, a tablet, electronic credit or debit cards, a portable computer, a television and the like, depending on the application. In addition, in some modalities, the electronic device can be provided in the form of a computer, a server and the like, which are accessible over a network, such as the Internet, through wired or wireless connections.

[0090] Como mostrado nesta modalidade, o dispositivo eletrônico tem uma unidade de processamento e um sistema de memória que são separados e acoplados de forma comunicativa (por exemplo, comunicação com e sem fio) ao gerador de bit aleatório. Em algumas outras modalidades, a unidade de processamento e o sistema de memória do dispositivo eletrônico podem atuar como o extrator de aleatoriedade, caso em que o gerador de bit bruto é acoplado de forma comunicativa à unidade de processamento e/ou ao sistema de memória do dispositivo eletrônico.[0090] As shown in this modality, the electronic device has a processing unit and a memory system that are separated and communicatively coupled (for example, wired and wireless communication) to the random bit generator. In some other modalities, the processing unit and the memory system of the electronic device can act as the randomness extractor, in which case the raw bit generator is communicatively coupled to the processing unit and / or the memory system of the electronic device.

[0091] A Figura 9 mostra um exemplo de um gerador de bit bruto. O gerador de bit bruto geralmente compreende uma placa (não mostrada) na qual o circuito de barreira de tunelamento quântico está montado. Como mostrado, o circuito de barreira de tunelamento quântico do gerador de bit bruto pode incluir a barreira de tunelamento quântico, capacitor(es), indutor(es) e resistor(es). Uma fonte de polarização é fornecida para variar a tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é operada. Neste exemplo, o sinal bruto proveniente do circuito de barreira de tunelamento quântico é amplificado usando um amplificador. Um fluxo de amostras de bit bruto é obtido usando o monitor, fornecido neste exemplo na forma de um amostrador que amostra o sinal bruto amplificado proveniente do amplificador. Como pode ser entendido, o circuito de barreira de tunelamento quântico, a fonte de polarização, o amplificador e o monitor são montáveis na placa. Por exemplo, a placa pode ser uma placa de circuito impresso (PCB) que mecanicamente suporta os componentes e os conecta eletricamente uns aos outros por meio de trilhas condutoras gravadas a partir de folhas de cobre laminadas em um substrato não condutor.[0091] Figure 9 shows an example of a raw bit generator. The raw bit generator generally comprises a plate (not shown) on which the quantum tunneling barrier circuit is mounted. As shown, the quantum tunneling barrier circuit of the raw bit generator can include the quantum tunneling barrier, capacitor (s), inductor (s) and resistor (s). A bias source is provided to vary the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated. In this example, the raw signal from the quantum tunneling barrier circuit is amplified using an amplifier. A stream of raw bit samples is obtained using the monitor, provided in this example in the form of a sampler that samples the amplified raw signal from the amplifier. As can be understood, the quantum tunneling barrier circuit, the polarization source, the amplifier and the monitor are mountable on the board. For example, the board may be a printed circuit board (PCB) that mechanically supports the components and electrically connects them to each other by means of conductive tracks recorded from laminated copper sheets on a non-conductive substrate.

[0092] Como mencionado acima, a barreira de tunelamento quântico pode ser fornecida na forma de um componente de tunelamento quântico tendo uma barreira de tunelamento quântico na forma de uma ou mais camadas isolantes imprensadas entre camadas condutoras atuando como condutores. É observado que as camadas condutoras podem ser feitas de um material metálico ou de um material semicondutor, por exemplo, enquanto a camada isoladora pode ser feita de qualquer material que inibe satisfatoriamente a condução livre de elétrons (ou orifícios) através da reflexão clássica. A camada isoladora tem duas faces opostas externas, cada uma em contato com uma correspondente das duas camadas condutoras e as duas camadas condutoras podem ser conectáveis a um primeiro terminal e a um segundo terminal de uma fonte de polarização. Pode ser apreciado que a fonte de polarização pode ser montada na placa e conectada de maneira fixa às camadas condutoras da barreira de tunelamento quântico ou ser fornecida separadamente a ela.[0092] As mentioned above, the quantum tunneling barrier can be provided in the form of a quantum tunneling component having a quantum tunneling barrier in the form of one or more insulating layers sandwiched between conductive layers acting as conductors. It is observed that the conductive layers can be made of a metallic material or a semiconductor material, for example, while the insulating layer can be made of any material that satisfactorily inhibits electron-free conduction (or holes) through classical reflection. The insulating layer has two opposite external faces, each in contact with a corresponding one of the two conductive layers and the two conductive layers can be connectable to a first terminal and a second terminal of a polarization source. It can be appreciated that the source of polarization can be mounted on the plate and fixedly connected to the conductive layers of the quantum tunneling barrier or be supplied separately to it.

[0093] Nesta modalidade, a fonte de polarização pode ser usada para executar uma etapa de variar a tensão na qual a barreira de tunelamento quântico é operada. O amplificador pode ser adaptado para executar uma etapa de amplificar o sinal bruto fornecido pelo circuito de barreira de tunelamento quântico. O amostrador pode ser adaptado para executar uma etapa de amostrar o sinal bruto e o filtro pode ser adaptado para executar a etapa de filtrar o sinal bruto. O filtro pode ser conectado à barreira de tunelamento quântico, que por sua vez é conectada ao amplificador e depois ao amostrador. Quando conectado operacionalmente entre si, o gerador de bit bruto pode monitorar o sinal bruto, a fim de obter uma amostra de bit bruto. Além disso, a fonte de polarização pode fixar a diferença de potencial aplicada à barreira de tunelamento quântico. A fonte de polarização também pode variar, de modo a permitir a medição a bordo da variação 𝜎(𝑉 ) das amostras de bit bruto.[0093] In this mode, the polarization source can be used to perform a step of varying the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated. The amplifier can be adapted to perform a step of amplifying the raw signal provided by the quantum tunneling barrier circuit. The sampler can be adapted to perform a step of sampling the raw signal and the filter can be adapted to perform the step of filtering the raw signal. The filter can be connected to the quantum tunneling barrier, which in turn is connected to the amplifier and then to the sampler. When operationally connected to each other, the raw bit generator can monitor the raw signal in order to obtain a raw bit sample. In addition, the source of polarization can fix the potential difference applied to the quantum tunneling barrier. The source of polarization can also vary, to allow measurement on board the variation 𝜎 (𝑉) of the raw bit samples.

[0094] A Figura 10A mostra outro exemplo de um gerador de bit bruto, de acordo com outra modalidade. Como pode ser apreciado, a fim de diminuir o efeito da contribuição externa, um circuito diferencial tendo dois circuitos de barreira de tunelamento quântico pode ser usado de forma vantajosa em algumas modalidades. Como mostrado, o gerador de bit bruto tem um amplificador diferencial que é configurado para amplificar a diferença entre o primeiro e o segundo sinais brutos fornecidos respectivamente pelo primeiro circuito de barreira de tunelamento quântico e pelo segundo circuito de barreira de tunelamento quântico. Mais especificamente, neste exemplo, as primeira e segunda barreiras de tunelamento quântico são influenciadas por uma fonte de polarização comum. Nesta modalidade, a fonte de polarização é usada para aplicar uma corrente CC ou tensão aos primeiro e segundo circuitos de barreira de tunelamento quântico. Os filtros passa-altas podem ser incluídos em cada circuito de barreira de tunelamento quântico para remover componentes de baixa frequência no primeiro e no segundo sinais brutos, nesta modalidade. De fato, os filtros passa-altas são usados para separar a CC das flutuações em frequência finita, que é o sinal bruto que se pretende isolar e detectar. Ainda neste exemplo, é fornecido um monitor analógico-digital para monitorar a saída do amplificador diferencial e fornecer amostras de bit bruto. A contribuição externa comum pode ser suprimida usando tal configuração.[0094] Figure 10A shows another example of a raw bit generator, according to another embodiment. As can be appreciated, in order to lessen the effect of the external contribution, a differential circuit having two quantum tunneling barrier circuits can be used advantageously in some modalities. As shown, the raw bit generator has a differential amplifier that is configured to amplify the difference between the first and second raw signals supplied by the first quantum tunneling barrier circuit and the second quantum tunneling barrier circuit respectively. More specifically, in this example, the first and second quantum tunneling barriers are influenced by a common source of polarization. In this mode, the polarization source is used to apply a DC current or voltage to the first and second quantum tunneling barrier circuits. High-pass filters can be included in each quantum tunneling barrier circuit to remove low-frequency components in the first and second raw signals, in this mode. In fact, high-pass filters are used to separate DC from finite frequency fluctuations, which is the raw signal that is intended to be isolated and detected. Also in this example, an analog-digital monitor is provided to monitor the output of the differential amplifier and provide raw bit samples. The common external contribution can be suppressed using such a configuration.

[0095] Um circuito elétrico de um gerador de bit bruto é mostrado na Figura 10B. Como representado, a fonte de polarização gera a tensão 𝑉0 usada para polarizar o primeiro e o segundo circuitos de barreira de tunelamento quântico. Os resistores R são usados para limitar a corrente de cargas tuneladas geradas pela primeira e segunda barreiras de tunelamento quântico. Os indutores e/ou capacitores separam o componente de CC das flutuações CA dos sinais brutos. Neste exemplo, os capacitores atuam como filtros passa-altas. Nesta modalidade, o possível ruído na tensão 𝑉0 não tem influência na medição no final, conforme os dois ramos do gerador de bit bruto são simétricos entre si. Eles podem assim se cancelar.[0095] An electrical circuit of a raw bit generator is shown in Figure 10B. As shown, the polarization source generates the voltage 𝑉0 used to polarize the first and second quantum tunneling barrier circuits. Resistors R are used to limit the current of tunneled loads generated by the first and second quantum tunneling barriers. Inductors and / or capacitors separate the DC component from the AC fluctuations from the raw signals. In this example, the capacitors act as high-pass filters. In this mode, the possible noise at voltage 𝑉0 has no influence on the measurement at the end, as the two branches of the raw bit generator are symmetrical to each other. They can thus cancel themselves.

[0096] A Figura 10C mostra uma imagem de um par de barreiras de tunelamento quântico do gerador de bit bruto da Figura 10A. Como mostrado, o par de barreiras de tunelamento quântico pode ser fabricado usando um contato comum usando técnicas de fotolitografia. No exemplo ilustrado, uma primeira camada de alumínio (com cerca de 200 nm de espessura) é depositada em um substrato para formar o contato comum GND que está conectado ao terra do circuito. A primeira camada é oxidada usando oxigênio puro para criar uma barreira de tunelamento quântico com cerca de 1 nm de espessura. Uma segunda camada de alumínio é depositada (cerca de 300 nm de espessura) para fazer o contato C1 e o contato C2. Cada um dos contatos 1 e 2 se sobrepõe à primeira camada e a sobreposição define as barreiras de tunelamento quântico J1 e J2.[0096] Figure 10C shows an image of a pair of quantum tunneling barriers from the raw bit generator of Figure 10A. As shown, the pair of quantum tunneling barriers can be manufactured using a common contact using photolithography techniques. In the illustrated example, a first layer of aluminum (about 200 nm thick) is deposited on a substrate to form the common GND contact that is connected to the circuit ground. The first layer is oxidized using pure oxygen to create a quantum tunneling barrier about 1 nm thick. A second layer of aluminum is deposited (about 300 nm thick) to make contact C1 and contact C2. Each of contacts 1 and 2 overlaps the first layer and the overlay defines the quantum tunneling barriers J1 and J2.

[0097] Como pode ser entendido, os exemplos descritos acima e ilustrados pretendem ser somente exemplares.[0097] As can be understood, the examples described above and illustrated are intended to be exemplary only.

Em algumas modalidades, o monitor pode ser configurado para identificar cruzamentos do nível instantâneo da corrente através de um determinado valor, conforme o nível instantâneo da corrente varia, e para determinar um período de tempo decorrido entre dois cruzamentos sucessivos.In some modalities, the monitor can be configured to identify crossings of the instantaneous current level through a certain value, as the instantaneous current level varies, and to determine a period of time between two successive crossings.

Nestas modalidades, um valor é atribuído ao período de tempo decorrido e forma a amostra de bit bruto.In these modalities, a value is assigned to the elapsed time period and forms the raw bit sample.

Por exemplo, o monitor pode identificar que o nível instantâneo da corrente cruza um valor zero em um primeiro momento no tempo e depois retrocede o valor zero em um segundo momento no tempo.For example, the monitor can identify that the instantaneous current level crosses a zero value at the first moment in time and then recedes to zero at a second moment in time.

Consequentemente, o valor atribuído à amostra de bit bruto será a diferença entre o primeiro momento no tempo e o segundo momento no tempo, ou vice-versa.Consequently, the value assigned to the raw bit sample will be the difference between the first moment in time and the second moment in time, or vice versa.

Da mesma forma quando se usa um amostrador, amostras de bit de origem podem ser obtidas identificando passagens do valor instantâneo no determinado valor e determinando períodos de tempo decorridos entre duas passagens sucessivas do nível instantâneo da corrente no determinado valor.Likewise when using a sampler, source bit samples can be obtained by identifying passages of the instantaneous value at the given value and determining periods of time between two successive passages of the instantaneous current level at the given value.

Nestas modalidades, um concatenador também pode ser usado para concatenar as amostras de bit de origem entre si para fornecer a amostra de bit bruto.In these embodiments, a concatenator can also be used to concatenate the source bit samples together to provide the raw bit sample.

O escopo é indicado pelas reivindicações anexas.The scope is indicated by the attached claims.

Claims

1. Method for generating a random bit sample using a quantum tunneling barrier comprising an insulator sandwiched between two conductors, the method characterized by the fact that it comprises: generating a current of charges tunneling from one of the two conductors to a second of the two conductors and through the insulator, the current of tunneled loads having an instantaneous level that varies randomly due to fluctuations in quantum tunneling and forming a raw signal; from said raw signal, obtaining a raw bit sample having a first bit number n, the first bit number n being an integer; extracting the randomness from the raw bit sample to the random bit sample, the random bit sample having a second bit number m less than the first bit number n, said extraction being based on calibration data comprising at least one value the quantum contribution of said quantum tunneling fluctuations in said raw bit sample; and a value of the external contribution in said raw bit sample.

2. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said second bit number m is based on a number of bits to be maintained per raw bit sample, the second bit number m being determined based on a minimum entropy of said quantum tunneling fluctuations, said minimum entropy of said quantum fluctuations depending on said quantum contribution value and said external contribution value.

3. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said extraction comprises determining said calibration data from the variation data indicative of a variation of raw bit samples obtained from said quantum tunneling barrier as a function of a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated.

4. Method, according to claim 3, characterized by the fact that the referred variation data are provided by a relation equivalent to the following relation: 𝜎 2 = 𝐴 (𝑆𝐽 + 𝑆𝑒𝑥𝑡),

where 𝜎 2 denotes the aforementioned variation data, 𝐴 denotes an effective gain from said acquisition, 𝑆𝐽 denotes the aforementioned quantum contribution value of the quantum tunneling fluctuations in the raw bit sample and 𝑆𝑒𝑥𝑡 denotes a value of the external contribution in the bit sample gross.

5. Method, according to claim 4, characterized by the fact that the said quantum contribution value 𝑆𝐽 is provided by a relation equivalent to the following relation: 2𝑒𝑉 𝑒𝑉 𝑆𝑗 = 𝑅 ∙ coth (2𝑘 𝑇),

𝐵 where 𝑒 denotes the electron charge, 𝑅 denotes a resistance of the quantum tunneling barrier, 𝑉 denotes a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated, 𝑘𝐵 denotes the Boltzmann constant and 𝑇 denotes a temperature at which the quantum tunneling is operated.

6. Method, according to claim 4, characterized by the fact that said value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 is determined at least from a value of said variation data 𝜎 2 at a null voltage provided by a relation equivalent to the following relation: 4𝑘𝐵 𝑇 𝜎 2 (0) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + 𝑅), and a value of said variation data 𝜎 2 at a voltage𝑉𝑖 being greater than a certain voltage limit 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 can be provided by a relation equivalent to the following relation: 2𝑒𝑉𝑖 𝜎 2 (𝑉𝑖) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + 𝑅); where 𝑒 denotes the electron charge, 𝑅 denotes a resistance of the quantum tunneling barrier, 𝑉𝑖 denotes a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated, 𝑘𝐵 denotes the Boltzmann constant and 𝑇 denotes a temperature at which the tunneling barrier quantum is operated.

7. Method, according to claim 3, characterized by the fact that it also comprises determining said variation data, varying the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated and measuring a variation of the raw bit sample according to said voltage is varied.

8. Method, according to claim 3, characterized by the fact that said variation data is received from an accessible memory system.

9. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said calibration data are received from an accessible memory system.

10. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said extraction comprises: comparing previous calibration data indicative of the calibration data in a moment in time prior to subsequent calibration data indicative of the calibration in a moment in time later, and generate an alert when the previous calibration data differs from the later calibration data by more than one tolerance value.

11. Method, according to claim 10, characterized by the fact that said comparison comprises determining the current calibration data from the current variation data obtained by varying a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated when measuring a variation of the raw bit sample, said current calibration data corresponding to said later calibration data.

12. Method according to claim 1, characterized in that said obtaining includes obtaining a plurality of source bit samples and concatenating the plurality of source bit samples in the raw bit sample.

13. Method, according to claim 12, characterized by the fact that it further comprises determining a number of bits to be maintained per source bit sample based on a minimum entropy of said quantum tunneling fluctuations, the raw bit sample including a number of concatenated source bit samples, said number being determined so that, when multiplied by said bit number to be maintained, it produces an integer.

14. Method according to claim 1, characterized in that said extraction includes multiplying the raw bit sample to a random matrix generated using an initial seed bit sample to obtain said random bit sample.

15. Method according to claim 14, characterized in that said raw bit sample is a first raw bit sample and said random bit sample is a first random bit sample, the method further comprising repeating the said obtaining to obtain a second raw bit sample, generating another random matrix that uses at least part of said first random bit sample as the initial seed bit sample and repeating said extraction in the second raw bit sample using said other matrix Random.

16. Method, according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises repeating said obtaining to obtain a plurality of successive raw bit samples and repeating said extraction in each of the successive raw bit samples, thus producing a random bit stream.

17. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said acquisition includes sampling the raw signal, including assigning a value to the instantaneous level of the current.

18. Method, according to claim 17, characterized by the fact that the raw bit sample corresponds to the value of the instantaneous level of the current.

19. Method, according to claim 17, characterized by the fact that said obtaining includes obtaining a sample of source bit from said assignment, the sample of source bit corresponding to the value of the instantaneous level of the current, further comprising repeating said sampling to obtain a plurality of source bit samples, and concatenating the plurality of source bit samples in the raw bit sample.

20. Method, according to claim 1, characterized by the fact that the aforementioned achievement includes identifying crossings of the instantaneous current level through a certain value, as the instantaneous current level varies, and determining a period of time between two successive intersections, including assigning a value to that elapsed time period.

21. Method according to claim 20, characterized by the fact that said obtaining includes obtaining a sample of source bit from said assignment, the sample of source bit corresponding to said period of time elapsed, further comprising repeating said identification and said determination to obtain a plurality of source bit samples, and concatenate the plurality of source bit samples in the raw bit sample.

22. Method, according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises amplifying said raw signal.

23. System for generating a random bit sample, the system characterized by the fact that it comprises: a quantum tunneling barrier circuit having a quantum tunneling barrier incorporating an insulator sandwiched between two conductors, a current of tunneling loads from one of the first two conductors for one second of the two conductors and through the isolator, the current of tunneled loads having an instantaneous level that varies randomly due to fluctuations in quantum tunneling and forming a raw signal; a monitor configured to receive said raw signal and, from said raw signal, obtain a sample of raw bit having a first bit number n, the first bit number n being an integer; and a randomness extractor configured to extract the randomness from the raw bit sample to the random bit sample, the random bit sample having a second bit number m less than the first bit number n, said extraction being based on data calibration method comprising at least one value of the quantum contribution of the quantum tunneling fluctuations in said raw bit sample, and one value of the external contribution in said raw bit sample.

24. System according to claim 23, characterized by the fact that said second bit number m is based on a bit number to be maintained per raw bit sample, the second bit number m being determined based on a minimum entropy of said quantum tunneling fluctuations, said minimum entropy of said quantum fluctuations depending on said quantum contribution value and said external contribution value.

25. System according to claim 23, characterized by the fact that said extraction comprises determining said calibration data from variation data indicative of a variation of raw bit samples obtained from said quantum tunneling barrier as a function of of a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated.

26. System, according to claim 25, characterized by the fact that said variation data is provided by a relation equivalent to the following relation: 𝜎 2 = 𝐴 (𝑆𝐽 + 𝑆𝑒𝑥𝑡), where 𝜎 2 denotes said data of variation, 𝐴 denotes an effective gain from the aforementioned achievement, 𝑆𝐽 denotes the aforementioned quantum contribution value of the quantum tunneling fluctuations in the raw bit sample and amostra denotes a value of the external contribution in the raw bit sample.

27. System according to claim 26, characterized by the fact that the said quantum contribution value 𝑆𝐽 is provided by a relation equivalent to the following relation: 2𝑒𝑉 𝑒𝑉 𝑆𝑗 = 𝑅 ∙ coth (2𝑘 𝑇),

28. System according to claim 26, characterized by the fact that said value of the external contribution 𝑆𝑒𝑥𝑡 is determined at least from one of a value of said variation data 𝜎 2 at a null voltage provided by an equivalent relation to the following relationship: 4𝑘𝐵 𝑇 𝜎 2 (0) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + 𝑅), and a value of said variation data 𝜎 2 at a voltage𝑉𝑖 being greater than a given voltage limit 𝑉𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠 can be provided by a relationship equivalent to the following relation: 2𝑒𝑉𝑖 𝜎 2 (𝑉𝑖) = 𝐴 (𝑆𝑒𝑥𝑡 + 𝑅); where 𝑒 denotes the electron charge, 𝑅 denotes a resistance of the quantum tunneling barrier, 𝑉𝑖 denotes a voltage at which the quantum tunneling barrier is operated, 𝑘𝐵 denotes the Boltzmann constant and 𝑇 denotes a temperature at which the tunneling barrier quantum is operated.

29. System, according to claim 25, characterized by the fact that it also comprises determining said variation data, varying the voltage at which the quantum tunneling barrier is operated and measuring a variation of the raw bit sample according to said voltage is varied.

30. System according to claim 23, characterized by the fact that it further comprises an amplifier configured to amplify said raw signal.